新机制的Azan类拓扑异构酶I抑制剂的设计、合成及抗肿瘤研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81373257
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3401.合成药物化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Research and discovery of antitumor drug with new mechanism of action or new chemical structure is important due to the emergence of drug resistance. DNA topoisomerase I (Top1) is a validated target for cancer treatment. In our previous studies, we have designed and synthesized a series of aza-naphthindolizinedione derivatives (Azan), a kind of Top1 specific inhibitors with new mechanism of action. Unlike the typical Top1 poison, such as Camptothecin, Azan may bind to the pocket around residue Asn421, which prevent the DNA from bending or moving significantly, and resulting in decreased cleavage activity of Top1. As a result, Azan has shown strong antiproliferative activity specifically against cancer cells, and arrested the cancer cell cycle at the G2/M phase. Based on these findings, in this project, we plan: 1) to modify the active molecules and establish a new library of compounds for antitumor drug screening based on our previous studies including structure-activity relationship and computer aided drug design; 2) to obtain highly active leading compounds with low toxicity in vivo through anticancer activity and Top1 inhibitory activity studies; 3) to study the antitumor spectrum of the leading compounds and their interactions with Top1; 4) to study the relationship among the binding site, Top1 inhibitory activity and antitumor activity, as well as the inhibition mechanism for these compounds; 5) to study their in vivo antitumor activitiy and the acute toxicity; 6) to analyze the structure-activity relationship of all Azan derivatives. This study will set up a basis for the discovery of Azan derivatives as potential antitumor drugs with new mechanism of action.
由于耐药性的出现,研究新作用机制、新结构的抗肿瘤药物具有重要意义。DNA拓扑异构酶I(Top1)是一个有效的肿瘤治疗靶点。本课题前期研究发现了一类新机制的、特异性作用于Top1的中氮茚并氮杂萘醌类(Azan)抑制剂。其作用机制不同于传统的拓扑毒剂,Azan作用于Top1的Asn421残基附近的空腔,干扰了Top1与DNA的结合,从而抑制了Top1断裂DNA的活性,并选择性将肿瘤细胞阻滞在G2/M期。本项目计划在前期构效关系和计算机辅助药物设计等手段的指导下,对活性分子进行系统的结构优化、设计合成新化合物库;通过抗肿瘤活性及Top1抑制活性研究,获得高活性、低毒的先导化合物;深入研究先导化合物的抗肿瘤谱及其与Top1的相互作用,探讨其作用位点、Top1抑制活性及抗肿瘤活性之间的关联性和分子机制;初步评价其体内抗肿瘤活性、急性毒性;系统分析其构效关系,为研发新机制的、新型抗肿瘤药物奠定基础。

结项摘要

研究新结构、新作用机制的抗肿瘤药物是对抗临床耐药性的重要手段。本项目计划对前期发现的Azan类Top1催化型抑制剂进行系统的结构优化和活性研究,期望获得更高活性的先导化合物,并初步研究其成药性。基于这一研究计划,本项目设计、合成了四个系列、共230多个新类似物。经过系统的酶抑制活性和体外细胞毒活性研究,发现了8个具有高酶抑制活性和细胞毒活性的先导化合物,深入的机制研究证实,其中6个先导化合物为Top1催化型抑制剂、2个为Top1毒剂。为了深入研究先导化合物活性,分别选择催化型抑制剂I-2和Top1毒剂III-96为代表性分子进行深入研究。一)利用基因突变细胞株为对象,研究发现I-2在细胞内的主要作用靶点为Top1,其作用位点不同于经典的Top1毒剂CPT;另外,I-2不是药物外排蛋白Pgp的底物。这些研究表明,该类分子是一类新作用机制的活性物质,对临床常见的耐药肿瘤细胞有良好的杀伤作用。体内活性研究发现,I-2的毒副作用低,具有显著的抑瘤效果,在20 mg/kg剂量下,抑瘤指数(WTI)为38.3%。但是,与体外细胞毒性相比,其体内抑瘤效果较弱。药代动力学结果提示,这可能是I-2的生物利用度(10.2%)较低所致。这一结果提示我们,未来该类物质的优化应以提高生物利用度为主。二)III-96可造成显著的DNA损伤,诱导肿瘤细胞凋亡;III-96体内急性毒性较低,在192 mg/kg的剂量下,未发现明显毒性;其体内抑瘤效果明显,并具有显著的浓度依赖性;在10 mg/kg剂量下,WTI为59.6%。以上研究阐明了Top1抑制剂,尤其是催化型抑制剂的酶抑制活性、体外细胞毒性和体内抗肿瘤活性的相关性,探讨了其作为抗肿瘤药物先导的可行性,为发现新作用机制的创新药物奠定了实验基础,具有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Syntheses and antibacterial activity of soluble 9-bromo substituted indolizinoquinoline-5,12-dione derivatives
可溶性9-溴取代吲嗪并喹啉-5,12-二酮衍生物的合成及其抗菌活性
  • DOI:
    10.1016/j.ejmech.2016.12.054
  • 发表时间:
    2017-02-15
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Yang, Hui;Wang, Hao-Wen;An, Lin-Kun
  • 通讯作者:
    An, Lin-Kun
Syntheses of tanshinone anhydrides and their suppression on oxidized LDL uptake in macrophages and foam cell formation
丹参酮酸酐的合成及其对巨噬细胞氧化低密度脂蛋白摄取和泡沫细胞形成的抑制
  • DOI:
    10.1691/ph.2014.3839
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Pharmazie
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Li Xiao-Bing;Cheng Xi;Zhang Da-Li;Wu Hai-Qiang;Ye Jian-Tao;Du Jun;Huang Zhi-Shu;Gu Lian-Quan;An Lin-Kun
  • 通讯作者:
    An Lin-Kun
Syntheses of diacyltanshinol derivatives and their suppressive effects on macrophage foam cell formation by reducing oxidized LDL uptake
二酰丹参酚衍生物的合成及其通过减少氧化LDL摄取对巨噬细胞泡沫细胞形成的抑制作用
  • DOI:
    10.1016/j.bioorg.2013.11.001
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Bioorganic Chemistry
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Cheng Xi;Zhang Da-Li;Li Xiao-Bing;Ye Jian-Tao;Shi Lei;Huang Zhi-Shu;Gu Lian-Quan;An Lin-Kun
  • 通讯作者:
    An Lin-Kun
Both D-phenylalanine and Proline Keep the Type II' beta-turn During Thermocyclization of Linear Gramicidin S Precursor Analogues
D-苯丙氨酸和脯氨酸在线性短杆菌肽 S 前体类似物的热环化过程中均保持 II 型 β 转角
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Letters in Organic Chemistry
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Wu Hai-Qiang;Zhang Xiao-Ru;Li Xiao-Bing;Gu Lian-Quan;An Lin-Kun
  • 通讯作者:
    An Lin-Kun
Topoisomerase 1 Regulates Gene Expression in Neurons through Cleavage Complex-Dependent and -Independent Mechanisms
拓扑异构酶 1 通过裂解复合物依赖和独立机制调节神经元中的基因表达
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0156439
  • 发表时间:
    2016-05-27
  • 期刊:
    PLOS ONE
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Mabb, Angela M.;Simon, Jeremy M.;Zylka, Mark J.
  • 通讯作者:
    Zylka, Mark J.

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其他文献

基于分子对接研究吲哚咔唑类小分子对Tie-2/VEGFR2的双效抑制作用模式
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中山大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    田元新;张贤祚;安林坤
  • 通讯作者:
    安林坤

其他文献

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氧代两面针碱类TDP1抑制剂的结构优化、抗耐药肿瘤活性及其作用机制研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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